science-review.ru
В мире 50 % сельскохозяйственных угодий подвергаются средней и сильной деградации, ежегодно из оборота выходит 12 млн га сельскохозяйственных земель. Земли, которые считаются источником средств к существованию миллионов людей, находятся под опасностью дальнейшего истощения, засоления, отчуждения, эрозии и других видов деградации. Почти 800 млн жителей страдают от хронического недоедания, что, в свою очередь, напрямую связано с резким увеличением масштабов деградации земель, снижением плодородия почв, чрезмерным использованием водных ресурсов, засухой и сокращением биоразнообразия земного шара. Согласно научным прогнозам, в результате усиления процессов деградации почв в течение следующих 25 лет производство продуктов питания в мировом масштабе может сократиться на 12 %, что может привести к росту цен на продовольственные товары на 30 %. Мелиоративное состояние орошаемых почв, их водно-солевой режим зависят от ряда факторов, в том числе от параметров грунтовых вод, концентрации почвенного раствора, режима орошения, качества соленой и оросительной воды, механического состава почвенных грунтов, а также геоморфолого–литологического строения местности и климатических условий. Все факторы, влияющие на солевой режим определенных типов почв, тесно взаимосвязаны, изменение одного из них одновременно приводит к существенному изменению другого [1–3].
По данным Министерства сельского хозяйства Республики Каракалпакстан (2020 г.) общая площадь орошаемых земель в Тахиаташском районе составляет 7973 га, из которых 5786 га (75 %) засолены в разной степени. Из общей площади орошаемых земель 2187 га (25 %) составляют незасоленные почвы, 2528 га (30,0 %) слабозасоленные, 3148 га (37 %) среднезасоленные, 110 га (8 %) сильнозасоленные почвы. В Ходжейлийском районе общая площадь орошаемых земель составляет 21524 га, из них 5836 га (27 %) земель не засолены, а засоленные земли составляют 15688 га (73 %), 9456 га (44 %) слабо засолены, 5900 (27 %) средне засолены и площадь сильно засоленных почв составляет 332 га (2 %) орошаемой площади [4].
Материалы и методы исследования
Полевые и лабораторные исследования проведены по общепринятым в Республике Узбекистан (в почвоведении) методам. Был использован метод закладки почвенных разрезов, изучены морфолого-генетические свойства и отобраны почвенные образцы для анализа их химического и механического состава. В исследованиях также были использованы общепринятые в почвоведении методы изучения агрохимических и агрофизических свойств почв. Степени и химизм минерализации грунтовых вод были определены в соответствии с модифицированной классификацией определения степени и химизма минерализации грунтовой воды О.К. Комилова, А.У. Ахмедова.
Результаты исследования и их обсуждение
Процессы засоления региона происходили под воздействием природных и антропогенных факторов. Основными причинами засоления почв данного региона являются повышение уровня грунтовых вод минерализованных разной степени, что в свою очередь является результатом неэффективного и чрезмерного использования водных ресурсов бассейна р. Амударьи. Нужно отметить и тот немаловажный факт, что на сегодняшний день природные условия в регионе резко ухудшились, за последние годы увеличилось число ураганных ветров со стороны высохшего Аральского моря, которые приносят с собой солёно-пылевато-песочные аэрозоли, которые оседают на орошаемые земли, тем самым ещё ухудшая их эколого-мелиоративное состояние.
В настоящее время эколого-мелиоративное состояние почвенного покрова Приаралья привлекает внимание многих ученых. Исследователями ряда государств были проведены многочисленные научные исследования по изучению природных и климатических условий, растительного и почвенного покрова, геологии и геоморфологии региона Приаралья и нижнего течения р. Амударьи. Были разработаны комплексы мелиоративных мер, направленные на повышение плодородия этих почв [5–7].
Отсутствие севооборотов и фактическое исключение применения органических удобрений за долголетнее время оказало свои негативное влияние на орошаемые почвы исследованных районов. Ухудшилась структура почв, что в свою очередь повлияло на их агрофизические и водно-физические свойства. Интенсивное применение тяжёлой техники в сельском хозяйстве привело к уплотнению подпахотного слоя, что в свою очередь ухудшает эффективность промывных работ, а также развитие корней растений и аэрацию почв.
Местность исследованных районов расположена в современной (живой) дельте р. Амударьи и состоит в основном из равнинных агроландшафтов. Так как почвенный покров имеет очень низкую дренированность без искусственного дренирования, грунтовые воды расходуются только на испарение. В зависимости от расположения и удалённости от речных и ирригационных стоков и интенсивности орошения почвы региона имеют гидроморфный, полугидроморфный и автоморфный водные режимы. В почвах непосредственной близости к речным и другим водным источникам образовался гидроморфный водный режим. А в территориях, достаточно удалённых от основного русла реки и ирригационных сетей, образовался автоморфный водный режим.
В зависимости от почвообразующих условий в регионе можно разделить две основных направлении в деградации почв.
1. В некоторых районах из-за превышения критических уровней поверхности грунтовых вод развиваются соленакопительные процессы.
2. А в местностях, достаточно отдалённых от основного русла р. Амударьи и ирригационных сетей, из-за сухого климата и сокращения за последние годы объёма воды, поступающей из р. Амударьи, и частых засух в регионе развиваются процессы опустынивания и ветровой эрозии.
За последние 20–25 лет в регионе заметно сократились площади орошаемых земель. Причинами такого сокращения можно назвать или очень сильную степень засолённости, или то, что объёмы воды сократились, её стало недостаточно для поступления в некоторые площади.
В ходе наших исследований по изучению эколого-мелиоративного состояния почв были проанализированы степень и химизм засоления лугово-аллювиальных почв, причины возникновения засоления и его последствия, связь процессов засоления и рассоления с природно-климатическими условиями. По химизму засоления орошаемые почвы Республики в основном относятся к хлоридно-сульфатному и сульфатному типу.
В пахотном слое орошаемых лугово-аллювиальных почв Ходжайлийского и Тахиаташского районов Республики Каракалпакстан количество сухого остатка составило 0,498–2,037 % и относятся к группам от слабо до сильно засоленных, в подпахотном слое этот показатель увеличивается в отдельных территориях до 4,518 %, но в основном этот показатель уменьшается до 0,459 %.
По направлению с поверхности к низу почвенного профиля сухой остаток колеблется в количестве от 4,518 до 0,210 %. Химизм засоления большинства разрезов относится к хлоридно-сульфатному типу, но отдельные горизонты некоторых разрезов имеют сульфатно-хлоридный и хлоридный тип засоления (табл. 1). Содержание сухого остатка в орошаемых лугово-аллювиально-песчаных почвах колеблется в пределах 0,200–0,305 %, в орошаемых лугово-болотных почвах 0,190–0,301 % и в солончаках имеет очень большой количественный показатель от 1,591 до 19,209 %, что указывает на их непригодность в сельском хозяйстве (табл. 1).
Таблица 1
Количество водорастворимых солей, состав анионов и катионов, химизм и степени засоления орошаемых почв Ходжайлийского и Тахиаташского районов Республики Каракалпакстан
|
Разрез № |
Глубина горизонта, см |
Сухой остаток, % |
HCO3- |
Cl- |
SO4-2 |
Ca+2 |
Mg+2 |
Анионы и катионы |
Na+ |
Сумма компонентов, % |
Тип засоления |
Степень засоления |
|
|
мг/экв |
% |
||||||||||||
|
Лугово-аллювиальные почвы |
|||||||||||||
|
1 |
0–25 |
2,037 |
0,122 |
0,213 |
1,08 |
0,210 |
0,073 |
30,5 |
14,0 |
0,322 |
2,02 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
25–33 |
4,518 |
0,067 |
0,160 |
0,804 |
0,210 |
0,027 |
22,35 |
9,6 |
0,221 |
4,489 |
Х–С |
очень сильно засоленная |
|
|
33–50 |
0,514 |
0,051 |
0,071 |
0,230 |
0,032 |
0,016 |
7,64 |
4,74 |
0,109 |
0,509 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
50–92 |
0,843 |
0,055 |
0,177 |
0,336 |
0,035 |
0,024 |
12,9 |
9,15 |
0,210 |
0,837 |
Х–С |
средне засоленная |
|
|
92–157 |
0,490 |
0,037 |
0,121 |
0,168 |
0,028 |
0,013 |
7,5 |
5,0 |
0,115 |
0,482 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
157–200 |
0,448 |
0,029 |
0,092 |
0,178 |
0,024 |
0,008 |
6,78 |
4,88 |
0,112 |
0,443 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
7 |
0–24 |
1,961 |
0,073 |
0,284 |
0,984 |
0,170 |
0,055 |
29,7 |
16,7 |
0,384 |
1,95 |
Х–С |
средне засоленная |
|
24–30 |
1,898 |
0,049 |
0,244 |
1,032 |
0,140 |
0,030 |
26,3 |
16,8 |
0,386 |
1,881 |
Х–С |
средне засоленная |
|
|
30–60 |
0,531 |
0,034 |
0,092 |
0,235 |
0,040 |
0,018 |
8,06 |
4,56 |
0,105 |
0,524 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
60–88 |
0,361 |
0,037 |
0,064 |
0,144 |
0,026 |
0,008 |
5,4 |
3,4 |
0,078 |
0,357 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
88–130 |
0,309 |
0,039 |
0,050 |
0,12 |
0,018 |
0,007 |
4,54 |
3,04 |
0,070 |
0,304 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
10 |
0–24 |
0,498 |
0,029 |
0,085 |
0,221 |
0,060 |
0,010 |
7,48 |
3,68 |
0,085 |
0,49 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
24–30 |
0,459 |
0,029 |
0,050 |
0,24 |
0,066 |
0,018 |
6,88 |
2,08 |
0,048 |
0,451 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
30–54 |
0,671 |
0,043 |
0,142 |
0,264 |
0,050 |
0,012 |
10,2 |
6,7 |
0,254 |
0,665 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
54–87 |
0,210 |
0,046 |
0,064 |
0,038 |
0,044 |
0,012 |
3,36 |
0,16 |
0,004 |
0,208 |
Х |
слабо засоленная |
|
|
87–130 |
0,427 |
0,034 |
0,078 |
0,173 |
0,038 |
0,016 |
6,36 |
3,66 |
0,084 |
0,423 |
Х |
слабо засоленная |
|
|
11 |
0–23 |
1,575 |
0,110 |
0,248 |
0,72 |
0,150 |
0,042 |
23,8 |
12,8 |
0,294 |
1,564 |
Х–С |
средне засоленная |
|
23–33 |
0,965 |
0,037 |
0,142 |
0,492 |
0,100 |
0,042 |
14,85 |
6,35 |
0,146 |
0,959 |
Х–С |
средне засоленная |
|
|
33–69 |
0,443 |
0,029 |
0,078 |
0,197 |
0,036 |
0,017 |
6,78 |
3,58 |
0,082 |
0,439 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
69–100 |
0,590 |
0,049 |
0,106 |
0,24 |
0,045 |
0,012 |
8,8 |
5,55 |
0,128 |
0,58 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
100–160 |
0,321 |
0,022 |
0,071 |
0,125 |
0,022 |
0,012 |
4,96 |
2,86 |
0,066 |
0,318 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
15 |
0–20 |
0,707 |
0,073 |
0,177 |
0,228 |
0,080 |
0,018 |
10,95 |
5,45 |
0,125 |
0,701 |
C–Х |
слабо засоленная |
|
20–28 |
0,975 |
0,055 |
0,231 |
0,384 |
0,105 |
0,045 |
15,4 |
6,4 |
0,147 |
0,967 |
Х–С |
средне засоленная |
|
|
28–80 |
0,931 |
0,055 |
0,106 |
0,492 |
0,085 |
0,045 |
14,15 |
6,15 |
0,141 |
0,924 |
Х–С |
средне засоленная |
|
|
80–92 |
1,164 |
0,049 |
0,177 |
0,576 |
0,120 |
0,042 |
17,8 |
8,3 |
0,191 |
1,155 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
|
92–155 |
2,052 |
0,098 |
0,497 |
0,792 |
0,180 |
0,073 |
32,1 |
17,1 |
0,393 |
2,033 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
|
155–200 |
0,802 |
0,049 |
0,142 |
0,36 |
0,085 |
0,027 |
12,3 |
5,8 |
0,133 |
0,796 |
Х–С |
средне засоленная |
|
Окончание табл. 1
|
Разрез № |
Глубина горизонта, см |
Сухой остаток, % |
HCO3– |
Cl– |
SO4–2 |
Ca+2 |
Mg+2 |
Анионы и катионы |
Na+ |
Сумма компонентов, % |
Тип засоления |
Степень засоления |
|
|
мг/экв |
% |
||||||||||||
|
Солончак |
|||||||||||||
|
12 |
0–2 |
19,209 |
0,61 |
2,307 |
11,16 |
0,601 |
2,187 |
307,5 |
97,5 |
2,242 |
19,107 |
Х–С |
очень сильно засоленная |
|
2–25 |
4,615 |
0,152 |
0,799 |
2,28 |
0,401 |
0,288 |
72,5 |
28,75 |
0,661 |
4,581 |
Х–С |
очень сильно засоленная |
|
|
25–55 |
2,011 |
0,085 |
0,284 |
1,032 |
0,311 |
0,079 |
30,9 |
8,9 |
0,205 |
1,996 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
|
55–88 |
2,211 |
0,134 |
0,248 |
1,152 |
0,301 |
0,073 |
33,2 |
12,2 |
0,281 |
2,189 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
|
88–130 |
1,591 |
0,134 |
0,177 |
0,792 |
0,230 |
0,042 |
23,7 |
8,7 |
0,200 |
1,575 |
Х–С |
сильно засоленная |
|
|
Лугово аллювиальная-песчаные почвы |
|||||||||||||
|
13 |
0–22 |
0,200 |
0,049 |
0,035 |
0,053 |
0,020 |
0,002 |
2,9 |
1,7 |
0,039 |
0,198 |
Х–С |
незасоленная |
|
22–68 |
0,255 |
0,068 |
0,035 |
0,072 |
0,020 |
0,005 |
3,62 |
2,22 |
0,051 |
0,251 |
Х–С |
незасоленная |
|
|
68–120 |
0,305 |
0,051 |
0,043 |
0,115 |
0,028 |
0,005 |
4,44 |
2,64 |
0,061 |
3,303 |
Х–С |
слабо засоленная |
|
|
Лугово-болотные почвы |
|||||||||||||
|
14 |
0–16 |
0,244 |
0,049 |
0,050 |
0,067 |
0,028 |
0,005 |
3,6 |
1,8 |
0,041 |
0,24 |
Х–С |
незасоленная |
|
16–21 |
0,190 |
0,061 |
0,028 |
0,043 |
0,020 |
0,002 |
2,7 |
1,5 |
0,034 |
1,88 |
Х–С |
незасоленная |
|
|
21–45 |
0,137 |
0,058 |
0,028 |
0,010 |
0,016 |
0,003 |
1,96 |
0,86 |
0,020 |
0,135 |
Х–С |
незасоленная |
|
|
45–130 |
0,301 |
0,046 |
0,043 |
0,115 |
0,022 |
0,002 |
4,36 |
3,06 |
0,070 |
0,298 |
Х–С |
незасоленная |
|
Содержание ионов хлора в орошаемых лугово-аллювиальных почвах колеблется от 0,050 до 0,497 %, в лугово-аллювиально-песчаных почвах 0,035–0,043 %, в орошаемых лугово-болотных почвах 0,028–0,050 % и в солончаках 0,177–2,307 %. Количество сульфат-ионов в орошаемых лугово-аллювиальных почвах составляет 0,125–1,080 %, в лугово-аллювиально-песчаных 0,053–0,115 %, лугово-болотных 0,010–0,115 % и в солончаках 0,792–11,16 %.
Слабощелочной характер почвенного раствора объясняется прежде всего наличием в ней ионов бикарбоната, которые присутствуют в отдельных горизонтах орошаемых лугово-аллювиальных почв в количестве 0,022–0,122 %, в лугово-аллювиально-песчаных 0,049–0,068 %, в лугово-болотных 0,046–0,061 % и в солончаках 0,085–0,610 %. Из катионов в основном доминируют ионы натрия, ионы кальция и магния занимают последующие места.
Причиной засоления почвы в регионе в основном является превышение критического уровня грунтовых вод, имеющих высокую минерализацию, по этой причине мониторинг грунтовой воды очень важен для определения изменения параметров грунтовой воды, а также очень важно в сельском хозяйстве контролировать степень засоления почвы в полевых условиях.
Результаты многолетних данных Каракалпакской мелиоративной экспедиции показывают то, что по сравнению с неорошаемыми районами на орошаемых почвах степень минерализации грунтовой воды не является застойной по годам и сезонам.
Изученные материалы данных анализов грунтовых вод, проведённых исследований показывают, что грунтовые воды данных территорий в основном состоят из средне минерализованных (3–10 г/л) и слабо минерализованных вод (1–3 г/л) (табл. 2).
Таблица 2
Данные анализов параметров грунтовых вод исследованных территорий Ходжайлийского и Тахиаташского районов Республики Каракалпакстан
|
Разрез № |
Уровень грунтовых вод, см |
Плотный остаток, % |
НCO3 |
Сl- |
SO4 -- |
Ca++ |
Mg++ |
Анионы и катионы |
Na+ по разности |
Тип засоления |
Степень минерализации грунтовых вод |
|
|
мг/экв |
% % |
|||||||||||
|
1 |
200 |
1,938 |
0,427 |
0,248 |
0,648 |
0,09 |
0,061 |
27,5 |
18,0 |
0,45 |
х-с |
Слабо |
|
7,0 |
7,0 |
13,5 |
4,5 |
5,0 |
9,5 |
|||||||
|
7 |
120 |
5,598 |
0,683 |
0,497 |
2,784 |
0,441 |
0,352 |
83,2 |
32,2 |
0,805 |
х-с |
Средне |
|
11,2 |
14,0 |
58,0 |
22 |
29 |
51 |
|||||||
|
8 |
120 |
2,339 |
1,029 |
0,568 |
0,144 |
0,280 |
0,231 |
35,8 |
2,8 |
0,07 |
х |
Слабо |
|
16,8 |
16 |
3 |
14 |
19 |
33 |
|||||||
|
10 |
120 |
4,301 |
0,390 |
0,568 |
1,968 |
0,321 |
0,158 |
63,4 |
34,4 |
0,86 |
х-с |
Средне |
|
6,4 |
16 |
41,0 |
16,0 |
13,0 |
29,0 |
|||||||
|
14 |
120 |
3,819 |
0,244 |
0,426 |
1,968 |
0,401 |
0,158 |
57,0 |
24,0 |
0,6 |
х-с |
Средне |
|
4,0 |
12,0 |
41,0 |
20,0 |
13 |
33 |
|||||||
|
15 |
170 |
7,809 |
0,671 |
1,597 |
3,12 |
0,651 |
0,456 |
121 |
51,0 |
1,275 |
х-с |
Средне |
|
11,0 |
45,0 |
65,0 |
32,5 |
37,5 |
70 |
|||||||
Согласно данным анализа грунтовых вод исследованных орошаемых почв территории Ходжайлийского и Тахиаташского районов Республики Каракалпакстан, грунтовых воды данного региона минерализованы в разной степени, минерализация колеблется в пределах 1,938–7,809 г\л.
Минимальное содержание растворимых солей было зафиксировано в массиве имени Айбек (разрез 1; 1,938 г\л) и самая высокая минерализация (разрез 15; 7,809 г\л) в массиве Кумбуз овул Ходжайлийского района. Химизм засоления в основном относится к хлоридно-сульфатному типу, но в некоторых случаях встречаются и воды с хлоридным типом засоления (табл. 2).
В большинстве случаев среди анионов преобладают ионы сульфата, но в некоторых грунтовых водах доминируют ионы бикарбоната (разрез 8). А из растворённых катионов доминируют ионы натрия, кальций и магний занимают последующие места (табл. 2).
Заключение
Исследованиями выявлено, что грунтовые воды территории в различной степени минерализованы. На исследованных территориях они залегают на глубине 120 и 200 см, имеют слабую и среднюю минерализацию и хлоридно-сульфатный химизм засоления. Данные химических анализов образцов почв показывают, что общее содержание воднорастворимых солей в отдельных горизонтах орошаемых лугово-аллювиальных почв составляет от 0,210–0,321 до 2,037–4,518 %, в лугово-аллювиально-песчаных почвах 0,200–0,305 %, в лугово-болотных почвах 0,190–0,301 % и в солончаках 1,591–19,209 %. А химизм засоления почв в основном относится к хлоридно-сульфатному типу.